數(shù)字孿生其實就是利用數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)建的一個實體或系統(tǒng)的虛擬副本，它可以模擬和仿真現(xiàn)實世界的物理、工藝和行為特征。常被應(yīng)用在 2D 和 3D 工業(yè)可視化監(jiān)控中，通過將物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與虛擬模型相結(jié)合，提供實時可視化的方式監(jiān)測和管理作業(yè)管理過程。

通過將傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)等信息與虛擬模型集成，可以在監(jiān)控界面上實時地呈現(xiàn)這些信息，方便操作員直觀了解工業(yè)過程的狀態(tài)，并及時采取措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。再利用模擬和仿真分析對運維管理系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，從而提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和可靠性。

從工業(yè)制造角度看，數(shù)字孿生是實現(xiàn)信息物理融合的有效手段。一方面能夠支持制造的物理世界與信息世界之間的虛實映射與雙向交互，從而形成“數(shù)據(jù)感知-實時分析-智能決策-精準(zhǔn)執(zhí)行”的實時智能閉環(huán)；另一方面能將運行狀態(tài)、環(huán)境變化、突發(fā)擾動等物理實況數(shù)據(jù)與仿真預(yù)測、統(tǒng)計分析、領(lǐng)域知識等信息空間數(shù)據(jù)進(jìn)行全面交互與深度融合，從而增強制造的物理世界與信息世界的同步性與一致性。

可交互的 2D 組態(tài)和 3D 組態(tài)場景，實施全方位的數(shù)字化建設(shè)。將實體設(shè)備的實時工況數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、歷史故障，與設(shè)備診斷知識庫相連，對實體設(shè)備展開實時故障檢測、研判、定位、追蹤。支持低代碼完全貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈做數(shù)字孿生產(chǎn)品，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)裝備的預(yù)測性維護(hù)與健康管理。

數(shù)字孿生鍋爐

例如，上圖 3D 可視化智慧鍋爐監(jiān)控場景，數(shù)字孿生鍋爐運作流程，清晰直觀地呈現(xiàn)設(shè)備的部件組成及動態(tài)運作全過程。在守護(hù)鍋爐安全的同時也助力碳中和、碳減排目標(biāo)的實現(xiàn)。該方案結(jié)合圖撲豐富的 2D/3D 組態(tài)界面，仿真還原了鍋爐運行的整體效果與鍋爐熱效率曲線數(shù)據(jù)展現(xiàn)，推動使用單位提高鍋爐運行能效。

將實體設(shè)備和孿生設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換分析，保障系統(tǒng)設(shè)備安全預(yù)警可視化、數(shù)據(jù)實時反饋、風(fēng)險安全監(jiān)控保障。圖撲的三維組態(tài)技術(shù)提高了工業(yè)控制的管理效率，讓工業(yè)控制的資源管理、風(fēng)險管控得到很大的改善。

并疊加圖撲 HT 二維組態(tài)面板，呈現(xiàn)設(shè)備運行期間的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)。針對異常狀態(tài)選紅色字段進(jìn)行告警提示，督促用戶快速注意維護(hù)管理。支持跨部門、跨層級發(fā)起協(xié)同調(diào)度指揮，滿足歷史運維可追溯，大幅度提升了業(yè)務(wù)協(xié)同效率。提升事故緊急處置效率，也為精細(xì)化、網(wǎng)格化、扁平化管理提供參考依據(jù)。

數(shù)字孿生采煤機

利用 HT 可視化圖表將采煤機運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。針對采煤機故障診斷提供切實的數(shù)據(jù)依據(jù)，加速扼殺故障的萌芽。通過地面調(diào)度室即可遠(yuǎn)程遙控操作，由此達(dá)成井下少人化作業(yè)，加大煤炭資源的開采效率，為采煤機的高效安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

數(shù)字孿生瓦斯抽采

圖撲 HT 可視化系統(tǒng)實現(xiàn)對瓦斯抽采泵、放空管閘閥等設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測。根據(jù)井下監(jiān)測到的抽采泵站工作狀態(tài)、瓦斯?jié)舛?、氣體流量、工序能耗等信息通過抽采管路實時上傳到監(jiān)控設(shè)備中，提供瓦斯的精準(zhǔn)研判，為下一步科學(xué)優(yōu)化抽采設(shè)計提供準(zhǔn)確分析。

數(shù)字孿生倉儲物流

設(shè)備的運行狀態(tài)、實時位置、裝載貨物、容器動態(tài)、異常報警等信息。均可通過 HT 3D 可視化實現(xiàn)設(shè)備管理的智能運維、智能預(yù)警、智能分析、智能監(jiān)測等功能，高效集中管控，流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

碼垛機器人通過機械臂完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合動作來實現(xiàn)規(guī)定動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。機器人碼垛機可以集成在任何生產(chǎn)線中，為生產(chǎn)現(xiàn)場提供智能化、機器人化、網(wǎng)絡(luò)化，可以實現(xiàn)各行業(yè)多樣化作業(yè)的碼垛物流本案例運用了 HT 的強大的渲染引擎實現(xiàn)了對整個碼垛機器人操作流程的精準(zhǔn)把控，高仿真機器手的擺動過程。

鋼廠數(shù)字孿生

運用逼真的三維模型動畫從原料、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、物流六大流程介紹出鋼鐵煉制全過程，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)輔以關(guān)鍵設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過 HTTP 或 WebSocket 接口協(xié)議完成前后端數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時展示。

二維組態(tài)

將傳統(tǒng)的 SCADA 設(shè)備組態(tài)圖進(jìn)行進(jìn)一步美化升級，繪制出形象的設(shè)備平面圖元，將設(shè)備與設(shè)備相連，運用帶有介質(zhì)流動 UV 動畫效果展示出工藝走向。

在工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)字孿生技術(shù)實用價值體現(xiàn)在優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高效率、降低成本、改善安全管理等方面。它為工業(yè)領(lǐng)域提供了一種先進(jìn)的工具和方法，幫助企業(yè)在競爭激烈的市場中保持競爭力，并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇